音樂訓(xùn)練延緩言語感知老齡化*

王孟元 寧睿婧 張雪巖

(北京師范大學(xué)心理學(xué)院應(yīng)用實(shí)驗心理北京市重點(diǎn)實(shí)驗室, 北京 100875)

在日常生活中, 老年人經(jīng)常發(fā)出一種看似矛盾的抱怨：我可以聽到你在說話, 但是我無法聽清楚你在說什么。奇怪的是, 這些老年人的聽力(0.125～4 kHz范圍內(nèi)的純音聽覺閾限)往往與聽力正常的年輕人相當(dāng)。因此, 老年人似乎面臨一種與聽力無關(guān)的, 表現(xiàn)為言語感知能力下降(尤其是在噪聲環(huán)境中)的聽覺老齡化的困擾(CHABA, 1988)。言語感知能力的下降會限制老年人人際交流質(zhì)量, 導(dǎo)致人際交往的困難和孤獨(dú)感, 進(jìn)而對老年人身心健康產(chǎn)生較大影響(Betlejewski, 2006; Dalton, Cruickshanks,Klein, Klein, Wiley, & Nondahl, 2003)。近年來, 這一言語感知老齡化過程日益受到研究者的重視(王孟元, 2011; Pichora-Fuller, Schneider, MacDonald,Pass, & Brown, 2007; Zendel & Alain, 2012)。

音樂訓(xùn)練, 包括器樂訓(xùn)練和聲樂訓(xùn)練, 是一種多系統(tǒng), 長時程的學(xué)習(xí)過程。在這一過程中, 聽覺、運(yùn)動、情緒和認(rèn)知(例如, 注意和記憶)各個系統(tǒng)圍繞音樂信號發(fā)生長期的聯(lián)合活動, 進(jìn)而引發(fā)聽覺系統(tǒng)的可塑性變化, 促進(jìn)聲音信號的聽覺加工(Herholz & Zatorre, 2012; Kraus & Chandrasekaran,2010; Strait & Kraus, 2014)。更加重要的是, 音樂信號和言語信號在聲學(xué)和認(rèn)知水平非常相似。它們都通過音調(diào)(頻率)、時間(節(jié)奏)和音色(時頻)等基本特征來表達(dá)信息, 都需要知覺、注意和記憶系統(tǒng)的參與(Kraus & Chandrasekaran, 2010)。因此,音樂訓(xùn)練引起的聽覺加工能力的提高很可能促進(jìn)音樂之外的聽覺過程——言語感知, 進(jìn)而延緩老年人言語感知能力的老齡化。

1 言語感知老齡化的行為特征和神經(jīng)證據(jù)

早在上個世紀(jì)20年代, 人們已經(jīng)開始研究聽覺老齡化的現(xiàn)象。研究者通過測量不同頻率純音的聽覺閾限描述聽力, 發(fā)現(xiàn)聽力會隨年齡的增長而下降(Bunch, 1929)。這一方法作為描述聽覺能力的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”一直延用到現(xiàn)在。但是, 言語信號是一種與純音不同的復(fù)雜聲音信號, 包含豐富的周期性時間信息(例如, 基頻)和調(diào)頻信息(例如,共振峰)。最近, 有證據(jù)顯示純音聽覺閾限正常并不能夠保證日常生活中的言語感知能力的正常(Ruggles, Bharadwaj, & Shinn-Cunningham, 2011)。因此, 言語感知老齡化很可能是一種區(qū)別于純音聽覺閾限下降的老齡化過程, 有特殊的行為特征和神經(jīng)機(jī)理。

1.1 言語感知老齡化的行為特征

為了描述老年人的言語感知能力, 研究者采用不同形式(例如, 單詞、句子或者具備正常語法結(jié)構(gòu)但是主謂賓無意義聯(lián)系的無意義語句)的言語材料測試?yán)夏耆? 并且通過增加不同類型(例如,白噪聲或者多個說話人語音混合成的言語噪聲)的噪聲背景模擬日常聽覺環(huán)境。這些測試的結(jié)果顯示, 言語感知老齡化的基本特征是噪聲環(huán)境中的言語感知困難。在安靜條件下, 聽力正常的老年人和年輕人的言語識別成績沒有顯著差異(Dubno, Dirks, & Morgan, 1984; Gordon-Salant,Yeni-Komshian, & Fitzgibbons, 2010)。但是, 在噪聲條件下, 雖然老年人與年輕人均聽力正常, 但是老年人言語識別閾限(剛剛能夠識別目標(biāo)言語所需要的信號和噪聲的比值)與年輕人相比顯著升高(Dubno et al., 1984; Gelfand, Ross, & Miller,1988), 而閾上言語信號的識別成績與年輕人相比顯著降低(Frisina & Frisina, 1997; Pichora-Fuller,Schneider, & Daneman, 1995)。此外, 在有混響條件下, 聽力正常的老年人與年輕人相比也表現(xiàn)出更大的言語感知困難(Gordon-Salant & Fitzgibbons,1993; Helfer & Wilber, 1990)。日常聽覺環(huán)境通常都不是理想的聽覺環(huán)境(安靜條件), 而是噪聲和混響并存的聲學(xué)環(huán)境。這樣的聲學(xué)環(huán)境對將聲音信號加工為一個或多個發(fā)聲實(shí)體表征, 即聽覺場景分析的能力提出了較高的要求。而老年人在聽覺場景分析上的劣勢可能直接導(dǎo)致了噪聲條件下的言語感知老齡化, 進(jìn)而引發(fā)日常環(huán)境中的言語感知困難(Alain, Zendel, Hutka, & Bidelman, 2014)。

需要注意的是, 老年人在噪聲環(huán)境中的言語感知困難與其聽力關(guān)系并不密切。首先, 聽力正常的老年人與年輕人相比在噪聲環(huán)境中依然會表現(xiàn)出更大的言語感知困難(Dubno et al., 1984;Gelfand et al., 1988)。其次, 年齡和聽力兩個因素對于言語感知的影響是獨(dú)立的。通過比較聽力正常的老年人和年輕人以及聽力受損的老年人和年輕人的言語識別成績發(fā)現(xiàn), 聽力下降既可以引起安靜條件下言語識別閾限的上升, 也可導(dǎo)致噪聲條件下言語識別成績的下降(Frisina & Frisina,1997)。但是, 年齡和聽力兩個因素對于言語識別成績的效應(yīng)之間并無交互作用(Gordon-Salant &Fitzgibbons, 1993)。再次, 近期的一項研究提供了更加直接的相關(guān)性檢驗證據(jù)。安靜條件下的言語識別閾限與聽力閾限顯著相關(guān), 但是噪聲條件下的言語識別閾限與聽力閾限不相關(guān)(Vermiglio,Soli, Freed, & Fisher, 2012)。

1.2 言語感知老齡化的神經(jīng)證據(jù)

言語信號的一個重要特點(diǎn)就是包含豐富的時間信息。例如, 區(qū)別語音的最小單位——音節(jié)(例如, 單音節(jié), 即一個輔音+一個元音)通常由輔音部分、輔音向元音轉(zhuǎn)變部分和元音部分組成。元音是由對諧波調(diào)制而得的共振峰組成。其中, 共振峰在輔音向元音轉(zhuǎn)變部分隨著時間的改變被稱為共振峰遷移, 是識別語音的重要線索(Delattre,Liberman, & Cooper, 1955; Hornickel, Skoe, Nicol,Zecker, & Kraus, 2009)。聽力正常的老年人的言語感知受到噪聲和混響的嚴(yán)重干擾, 而噪聲、混響對言語信號的直接影響就是對于信號時間信息的破壞。

因此, 言語感知很可能與聽覺時間加工關(guān)系密切。聽覺時間加工指聽覺系統(tǒng)對周期性信號的時間同步性反應(yīng)(王孟元, 2011)。老年人的聽覺系統(tǒng)神經(jīng)時間同步性的降低被認(rèn)為是獨(dú)立于聽力閾限下降之外的一種重要的聽覺老齡化形式(Pichora-Fuller et al., 2007)。神經(jīng)電生理證據(jù)表明, 年齡相關(guān)的神經(jīng)反應(yīng)時間同步性的降低可以發(fā)生在各級聽覺水平上(Schneider, 1997)。例如, 在隔音(安靜)環(huán)境中飼養(yǎng)的豚鼠上發(fā)現(xiàn)了年齡相關(guān)的復(fù)合動作電位的隨機(jī)性增大(Hellstrom & Schmiedt, 1990)。此外, 當(dāng)通過增加言語信號的隨機(jī)性來模擬老年人的聽覺系統(tǒng)時間同步性的降低時, 聽力正常的年輕人表現(xiàn)出與老年人類似的噪聲環(huán)境中言語感知能力降低(Pichora-Fuller et al., 2007)。這提示聽覺時間加工隨機(jī)性的增加, 即時間同步性的降低,很可能是老年人言語感知能力降低的重要原因。那么, 如何直接測量人類聽覺系統(tǒng)時間同步性加工能力呢？

頻率追隨反應(yīng)(frequency-following response,FFR)是一種聽覺腦干反應(yīng)(auditory brainstem response, ABR), 是大量聽覺神經(jīng)元對聲音信號的波幅周期性改變的持續(xù)性的同步鎖相反應(yīng)的總和。FFR這一考察聽覺時間加工的重要指標(biāo), 能夠準(zhǔn)確的反映聽覺系統(tǒng)對于言語特征的表征能力(Du, Kong, Wang, Wu, & Li, 2011)。言語感知能力與聽覺時間加工的密切關(guān)系得到了FFR證據(jù)的進(jìn)一步支持。因為共振峰遷移部分與其它部分相比最容易受到干擾(Hornickel et al., 2009), 共振峰遷移部分對應(yīng)的FFR是重要的考察指標(biāo)。具有正常純音聽覺閾限的聽者既參與了安靜和噪聲條件下言語識別測驗, 也完成了單音節(jié)誘發(fā)FFR的記錄。在安靜條件下, 高言語識別成績組被試的這一FFR峰值的潛伏期與低言語識別成績組的被試無明顯差異。但是在噪聲掩蔽的條件下, 高言語識別組的這一FFR峰值的潛伏期顯著的短于低言語識別成績組的潛伏期(Anderson, Skoe, Chandrasekaran,& Kraus, 2010)。這說明言語識別成績與共振峰遷移部分對應(yīng)FFR峰值的潛伏期關(guān)系密切。

目前, 言語感知老齡化的主要神經(jīng)證據(jù)也正是來自于FFR測量。純音聽覺閾限正常的老年人分別在安靜和噪聲條件下進(jìn)行的言語識別測驗。無論是在安靜條件下還是噪聲條件下, 高言語識別成績組的老年人對于音節(jié)基頻信息的FFR顯著的高于低言語識別成績組的老年人。雖然噪聲與安靜條件相比會減弱基頻誘發(fā)FFR的幅度, 但是這個減弱作用與老年人言語識別的成績無關(guān)。除了基頻信息之外, 高言語識別成績組的老年人對于音節(jié)整體波形的FFR精確性與低言語識別成績組的老年人相比顯著提高。噪聲對于音節(jié)整體波形的FFR精確性的減弱作用在低言語識別成績組的老年人中更加嚴(yán)重。這說明噪聲條件下老年人言語感知能力的降低與受到的噪聲對于言語信號整體波形的表征能力下降有關(guān)(Anderson, Parbery-Clark, Yi, & Kraus, 2011)。與聽力正常的年輕人相比, 聽力相當(dāng)?shù)睦夏耆说牡墓舱穹暹w移部分對應(yīng)FFR峰值的潛伏期也顯著的增長(Anderson,Parbery-Clark, White-Schwoch, & Kraus, 2012)。

2 音樂訓(xùn)練對老年人言語感知和神經(jīng)表征的促進(jìn)作用

聽覺老齡化普遍發(fā)生于老年人群, 60歲以上人群中的比例約為10%～30% (Mathers, Smith, &Concha, 2000)。在嘈雜的日常聽覺環(huán)境中, 老年人常常面臨言語感知的困難(王孟元, 2011;Pichora-Fuller et al., 2007)。言語感知老齡化成為一種多發(fā)的, 嚴(yán)重影響老年人交流能力和幸福感的社會問題。因此, 尋找一種減緩、改善甚至避免老年人言語感知老齡化的方法具有十分重要的心理和社會意義。近年來, 音樂訓(xùn)練延緩和改善言語感知的老齡化就是一個代表性的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)得益于存在一個大量的受過音樂訓(xùn)練的老年人群。這使得研究者可以選取充分經(jīng)歷過音樂訓(xùn)練的實(shí)驗組。例如, 實(shí)驗組的老年人通常要求進(jìn)行過畢生的音樂訓(xùn)練。這一標(biāo)準(zhǔn)指從青少年時期就開始音樂訓(xùn)練(早于9歲, Parbery-Clark, Strait,Anderson, Hittner, & Kraus, 2011; 早于16歲, Zendel& Alain, 2012), 并且到實(shí)驗測試之前持續(xù)的(例如,一周頻率高于3次)進(jìn)行音樂練習(xí)、教學(xué)(Parbery-Clark et al., 2011)或者不低于6年的音樂課程學(xué)習(xí)(Zendel & Alain, 2012)。對照組的老年人通常沒有進(jìn)行過任何的音樂訓(xùn)練或者接受過低于2到3年的音樂訓(xùn)練(Parbery-Clark et al., 2011; Zendel &Alain, 2012)。此外, 實(shí)驗組和對照組的聽力、性別、年齡、教育經(jīng)歷等特征要匹配。例如, 兩組老年人被試在0.125 ～ 4 kHz頻率范圍內(nèi), 具備正常(小于20 dB Hz)且匹配的純音聽力閾限(Parbery-Clark et al., 2011)。

腦干聽覺時間加工能力與噪聲環(huán)境中的言語感知關(guān)系密切。這一能力的降低可能是老年人在噪聲環(huán)境中的言語感知困難的重要原因(Anderson et al., 2010; Anderson et al., 2011; Anderson, White-Schwoch, Parbery-Clark, & Kraus, 2013a; Ruggles et al., 2011)。雖然老年人的腦干聽覺時間加工能力隨著年齡的增長而減弱, 但是這一老齡化進(jìn)行并不是不可逆轉(zhuǎn)的。近來年, 已有人類和動物的研究證據(jù)表明即便是老年階段的大腦也具有學(xué)習(xí)并且產(chǎn)生神經(jīng)可塑性變化的潛力(de Villers-Sidani et al., 2010; Linkenhoker & Knudsen, 2002)。音樂訓(xùn)練是一種典型的聽覺學(xué)習(xí)過程, 需要聽覺、運(yùn)動、情緒和認(rèn)知(例如, 注意和記憶)各個系統(tǒng)的參與。例如, 在音樂訓(xùn)練的過程中會伴隨著邊緣系統(tǒng)的激活, 而邊緣系統(tǒng)的激活與情緒和獎賞活動關(guān)系密切(Menon & Levitin, 2005; Salimpoor, Benovoy,Larcher, Dagher, & Zatorre, 2011; Salimpoor et al.,2013)。更加重要的是, 聲音信號的發(fā)生和情緒相關(guān)腦核團(tuán)的同步激活已經(jīng)被充分的證明可以引起個體發(fā)展各個階段的聽覺可塑性變化, 并且增強(qiáng)各級聽覺核團(tuán)對聲音信號的表征(Yan & Zhang,2005; Zhang, Hakes, Bonfield, & Yan, 2005; Zhang& Yan, 2008)。此外, 已經(jīng)證據(jù)顯示經(jīng)歷音樂訓(xùn)練的年輕人的腦干聽覺時間加工的精確度和速度比沒有經(jīng)歷音樂訓(xùn)練的年輕人的高(Bidelman,Gandour, & Krishnan, 2011; Parbery-Clark, Skoe, &Kraus, 2009; Parbery-Clark, Tierney, Strait, &Kraus, 2012)。因此, 音樂訓(xùn)練引起的聽覺系統(tǒng)可塑性變化也可能在延緩聽覺時間加工老齡化過程中起到重要作用。

畢生音樂訓(xùn)練可以提高老年人言語感知能力。Parbery-Clark等人(2011)測量了實(shí)驗組(畢生音樂訓(xùn)練)和對照組老年人在3種言語識別測驗(伴隨語譜噪聲或者語音的干擾)中的成績以及言語識別閾限。結(jié)果表明, 實(shí)驗組老年人對目標(biāo)說話人的言語識別成績顯著的高于對照組的識別成績, 并且實(shí)驗組的言語識別閾限也顯著的低于對照組。采用相同的言語識別測驗, 另外的一項研究也得到了同樣的結(jié)果(Parbery-Clark, Anderson,Hittner, & Kraus, 2012a)。此外, 通過一個多種聽覺環(huán)境下言語感知的聽覺自評10點(diǎn)量表, 發(fā)現(xiàn)實(shí)驗組老年人自我估計的噪聲條件下的聽覺困難要顯著的低于對照組(Parbery-Clark et al., 2012a)。在更新的一項研究中, 測量了120名老年人的純音聽力閾限、掩蔽條件下的言語測驗成績以及音樂訓(xùn)練程度(其中, 約有52名被試報告沒有音樂訓(xùn)練經(jīng)歷)。隨后的結(jié)構(gòu)方程模型分析表明, 音樂訓(xùn)練可以預(yù)測老年人的言語識別成績。但是純音聽力閾限對于模型沒有顯著的貢獻(xiàn)(Anderson,White-Schwoch, Parbery-Clark, & Kraus, 2013a)。

畢生音樂訓(xùn)練可以延緩言語感知的老齡化進(jìn)程。Zendel和Alain (2012)考察了74名接受音樂訓(xùn)練的被試(19～91歲)和89名對照組被試(18～86歲)的純音聽力閾限以及掩蔽條件下的言語識別成績。結(jié)果表明, 接受過音樂訓(xùn)練的老年人的掩蔽條件下的言語識別成績顯著的高于對照組老年人。更加重要的是, 音樂訓(xùn)練伴隨的老年人言語識別成績的獲益在年齡越大的老年人中越明顯。例如, 接受過音樂訓(xùn)練的70歲的老年人的言語識別成績(掩蔽條件下)與50歲左右老年人的平均識別成績相當(dāng)。此外, 目標(biāo)言語識別成績隨著年齡的增長而下降。線性回歸的結(jié)果表明, 畢生音樂訓(xùn)練組的識別成績下降的速率與對照組相比顯著降低。相反, 雖然兩組被試的純音聽力閾限相當(dāng)且隨著年齡的增長也在下降, 但是兩組被試聽力閾限下降的速率是相同的(Zendel & Alain, 2012)。這說明, 畢生音樂訓(xùn)練不但伴隨著老年人較高的(相比對照組)言語感知能力, 也減緩了老年人言語感知老齡化的進(jìn)程。

畢生音樂訓(xùn)練也可以提高聽覺時間加工速度。如前文所述, 老年人的共振峰遷移部分對應(yīng)FFR峰值的潛伏期顯著增長(Anderson et al.,2012)。通過分別測量接受畢生音樂訓(xùn)練的老年人組和年輕人組以及沒有接受音樂訓(xùn)練的老年人和年輕人對照組的FFR發(fā)現(xiàn), 對照組老年人的共振峰遷移部分對應(yīng)FFR峰值的潛伏期顯著長于對照組年輕人的潛伏期。但是, 接受畢生音樂訓(xùn)練的老年人和年輕人的潛伏期相當(dāng)(Parbery-Clark,Anderson, Hittner, & Kraus, 2012b)。需要特別注意的是, 接受過音樂訓(xùn)練的年輕人組的潛伏期本身就顯著短于沒有接受音樂訓(xùn)練的對照組年輕人(Parbery-Clark et al., 2009; Parbery-Clark et al.,2012)。這說明接受過音樂訓(xùn)練的老年人的聽覺時間加工速度大大的優(yōu)于沒有接受過音樂訓(xùn)練的老年人, 甚至優(yōu)于沒有接受過音樂訓(xùn)練的年輕人。更加有趣的是, 早期的音樂訓(xùn)練也可以提高聽覺時間加工速度。雖然老年人的言語感知可以從畢生的音樂訓(xùn)練中獲益, 但是并不是所有人都具備畢生音樂訓(xùn)練的經(jīng)歷。那么, 在童年或者是青年時期經(jīng)歷音樂訓(xùn)練但是在人生后期終止了音樂訓(xùn)練的老年人是否也能夠從這一音樂訓(xùn)練中獲益呢？研究者比較了聽力正常且接受了早期音樂訓(xùn)練的老年人組(音樂訓(xùn)練在25歲之前完成, 長度4～14年; 停止音樂訓(xùn)練的時間長度不短于40年)和聽力匹配但是沒有音樂訓(xùn)練經(jīng)歷的老年人對照組的音節(jié)誘發(fā)腦干FFR的差異。結(jié)果表明, 接受音樂訓(xùn)練的老年人的共振峰遷移部分對應(yīng)FFR的潛伏期顯著的短于對照組老年人。這說明, 雖然老年人的音樂訓(xùn)練在人生早期就停止了, 但是這一音樂訓(xùn)練的效應(yīng)卻依然在老年階段顯現(xiàn)出來。這提示音樂訓(xùn)練很可能不僅僅直接引起了音樂相關(guān)可塑性的變化, 而且很可能改變了聽覺系統(tǒng)對外界聲學(xué)環(huán)境交互的方式, 從而使得聽覺系統(tǒng)在更長的時間范圍內(nèi), 甚至在音樂訓(xùn)練已經(jīng)停止的時候, 依然在塑造著聽覺系統(tǒng)。

雖然畢生的音樂訓(xùn)練延緩了言語感知的老齡化進(jìn)程, 但是音樂訓(xùn)練是否可以逆轉(zhuǎn)言語感知的老齡化進(jìn)程呢？如果這一逆轉(zhuǎn)效應(yīng)存在, 必然會產(chǎn)生重要的應(yīng)用意義。例如, 可以加強(qiáng)老年人的音樂教育, 從而提高老年人的言語感知能力。目前, 尚無直接證據(jù)證明音樂訓(xùn)練可以逆轉(zhuǎn)言語感知的老齡化進(jìn)程。但是已有證據(jù)證明聽覺訓(xùn)練可以逆轉(zhuǎn)老年人言語加工的老齡化(Anderson, White-Schwoch, Parbery-Clark, & Kraus, 2013b)。實(shí)驗組的老年人在完成噪聲條件下的言語識別成績測試后, 在進(jìn)行了8周的聽覺訓(xùn)練。訓(xùn)練的內(nèi)容是學(xué)習(xí)共振峰遷移部分從而區(qū)分不同的音節(jié)、區(qū)分調(diào)頻信號和音節(jié)等。聽力匹配的對照組的老年人則是觀看藝術(shù)、科學(xué)等DVD, 并且回答問題, 從而保證觀看的仔細(xì)和集中注意。結(jié)果表明, 實(shí)驗組的老年人與對照組的老年人相比, 噪聲條件下的言語識別成績顯著的提高。這一證據(jù)說明即便是未有接受過音樂訓(xùn)練的老年人, 如果再接受音樂訓(xùn)練, 也很可能獲得言語感知能力的提高效果。另外, 音樂訓(xùn)練是否可以逆轉(zhuǎn)腦干聽覺時間加工的老齡化進(jìn)程呢？在同一項研究中, 也測量了聽覺訓(xùn)練前后音節(jié)誘發(fā)腦干FFR的神經(jīng)反應(yīng)。結(jié)果表明, 聽覺訓(xùn)練后, 老年人的聽覺腦干對共振峰遷移部分的神經(jīng)加工速度提高(Anderson et al.,2013b)。雖然這一證據(jù)依然無法直接支持音樂訓(xùn)練對腦干聽覺時間加工的逆轉(zhuǎn)作用, 但是聽覺訓(xùn)練引起的言語感知和言語腦干加工提高的一致性證據(jù)顯示音樂訓(xùn)練極有可能改善老年人的言語感知能力。

3 音樂訓(xùn)練延緩言語感知老齡化的理論模型

早期的言語感知老齡化的理論模型假設(shè)老年人言語感知能力的下降發(fā)生在三個層面：(1)聽覺外周水平(外耳、中耳、內(nèi)耳和聽神經(jīng))、(2)聽覺中樞水平(耳蝸核以及更高層的聽覺核團(tuán))、(3)認(rèn)知水平(聽覺系統(tǒng)之外的更高層腦結(jié)構(gòu)) (CHABA,1988)。這三個層面即為影響老年人言語感知的三個因素。而音樂訓(xùn)練是如何起到延緩言語感知老齡化的作用呢？研究者近期在這一言語感知老齡化模型基礎(chǔ)上使用結(jié)構(gòu)方程模型考察了外周聽力(聽覺外周水平, 測量純音聽覺閾限和表征耳膜功能的耳聲發(fā)射反應(yīng)), 中樞加工(聽覺中樞水平,測量音節(jié)誘發(fā)的腦干FFR), 認(rèn)知能力(聽覺注意、短時記憶和工作記憶測量)以及社會經(jīng)歷(社會經(jīng)濟(jì)水平等)對解釋噪聲條件下言語感知能力的貢獻(xiàn), 并且考察了音樂訓(xùn)練延緩言語感知老齡化可能的理論模型(Anderson模型, Anderson et al.,2013a)。

首先, Anderson模型分析驗證了老年人的聽覺中樞加工能力與認(rèn)知加工能力可以顯著的解釋噪聲條件下言語識別成績, 而老年人的聽覺外周水平與噪聲條件下的言語識別成績無顯著關(guān)系。更加重要的是, 研究者發(fā)現(xiàn)音樂訓(xùn)練水平通過聽覺中樞加工對噪聲條件下的言語識別成績有間接的預(yù)測效應(yīng)。此外, Anderson模型著重考察了音樂訓(xùn)練-認(rèn)知能力-噪聲條件下言語感知理論模型的可能性。對音樂訓(xùn)練組和對照組分別的結(jié)構(gòu)方程模型分析顯示音樂訓(xùn)練組中認(rèn)知能力對噪聲條件下言語感知的相對貢獻(xiàn)權(quán)重顯著高于對照組。但是當(dāng)社會經(jīng)濟(jì)水平的作用被控制后這一差異就不存在了。這說明, Anderson模型沒有發(fā)現(xiàn)音樂訓(xùn)練通過認(rèn)知加工對噪聲條件下的言語感知產(chǎn)生作用的理論模型。那么, 音樂訓(xùn)練是否主要通過自下而上的過程調(diào)節(jié)言語感知的老齡化進(jìn)程呢？也不盡然。音樂訓(xùn)練已經(jīng)被證明對老年人的認(rèn)知能力(例如, 注意和短時記憶能力)也有促進(jìn)作用(Anderson et al., 2013a, 2013b; Parbery-Clark et al.,2011; Alain et al., 2014)。當(dāng)前音樂訓(xùn)練-認(rèn)知加工-噪聲條件下的言語感知模型的缺點(diǎn)在于沒有將三者統(tǒng)一在一個聽覺加工機(jī)理下, 即聽覺時間加工。當(dāng)前測量的認(rèn)知加工任務(wù)與聽覺時間加工的關(guān)系并不密切。

言語感知是一個對言語信號的自下而上表征和對言語信號的表征自上而下調(diào)節(jié)共同作用的結(jié)果(Du et al., 2011; Alain et al., 2014)。首先, 言語信號中包含豐富的時間信息, 而對言語信號的自下而上表征與聽覺時間加工關(guān)系密切。此外, 在有噪聲干擾的條件下, 聽覺系統(tǒng)還需要通過自上而下的加工過程將言語信號從噪聲背景中分離出來進(jìn)行進(jìn)一步的加工。例如, 聽者可以利用目標(biāo)和掩蔽空間位置的分離促進(jìn)目標(biāo)言語識別的能力(Huang, Huang, Chen, Wu, & Li, 2009; Li, Kong,Wu, & Li, 2013)。而空間位置信息的加工也依賴于聽覺時間加工(王孟元,2011; Wang, Wu, Li, &Schneider, 2011)。同樣, 聽者還可以利用言語信號中的語速時間信息, 甚至來自跨通道的視覺時間信息來促進(jìn)言語感知, 而語速時間信息以及跨通道時間信息的加工也依賴于聽覺時間加工(王孟元,2011)。聽覺時間加工能力的降低, 不僅僅會導(dǎo)致對言語信號的表征準(zhǔn)確性下降, 而且會導(dǎo)致在背景噪聲中分離并且加工目標(biāo)言語信號能力的降低。通過數(shù)學(xué)建模的方法, 以增加同步性反應(yīng)中時間隨機(jī)抖動模擬聽覺時間加工能力的降低(時間抖動模型)已經(jīng)解釋了聽力正常的老年人噪聲條件下言語感知能力降低這一過程(Pichora-Fuller et al., 2007)?；跁r間抖動模型, 老年人在混響條件下言語感知能力下降的機(jī)理也得到了進(jìn)一步的解釋(Wang et al., 2011)。因此, 如果測量老年人在時間加工基礎(chǔ)上的空間加工和時間注意等認(rèn)知能力, 很有可能建立音樂訓(xùn)練-認(rèn)知能力-噪聲條件下言語感知的理論模型。

4 結(jié)語和展望

在日常環(huán)境中, 老年人的言語識別困難是言語感知老齡化的突出表現(xiàn)。但是, 音樂訓(xùn)練顯示出延緩和改善言語感知老齡化的作用。無論是早期的音樂訓(xùn)練還是老年階段的聽覺訓(xùn)練都顯示出提高老年人在噪聲條件下的言語識別成績以及腦干言語神經(jīng)表征的效應(yīng)。這一現(xiàn)象對于揭示言語感知老齡化的心理和神經(jīng)機(jī)理具有重要意義。音樂訓(xùn)練這一聽覺學(xué)習(xí)模型, 不僅驗證了聽覺時間加工能力降低在言語感知老齡化中的關(guān)鍵作用,而且揭示了改善聽覺時間加工對于老年人言語感知能力的促進(jìn)作用。

目前, 音樂訓(xùn)練對言語感知老齡化的作用還有待進(jìn)一步系統(tǒng)化的考察。老年人在日常生活中的言語感知不僅僅受到當(dāng)前研究中使用的語譜噪聲的干擾, 更多的受到其他無關(guān)說話人言語的干擾以及混響的影響(王孟元, 2011)。因此, 在進(jìn)一步研究中應(yīng)該通過加入有語音掩蔽以及混響的言語感知任務(wù), 考察音樂訓(xùn)練與日常環(huán)境中言語感知能力的關(guān)系。另一方面, 普通話與英語不同, 是一種帶調(diào)語言, 普通話中共振峰隨時間的變化被用于區(qū)分語義(Chandrasekaran & Kraus, 2010)。因此, 考察母語為漢語的老年人群中音樂訓(xùn)練的作用, 并進(jìn)行跨語言的比較對于揭示音樂訓(xùn)練延緩言語感知老齡化的機(jī)理也有重要意義。

王孟元. (2011).聽覺時間加工的老齡化及其機(jī)理(博士學(xué)位論文). 北京大學(xué).

Alain, C., Zendel, B. R., Hutka, S., & Bidelman, G. M.(2014). Turning down the noise: The benefit of musical training on the aging auditory brain.Hearing Research,308, 162–173.

Anderson, S., Parbery-Clark, A., White-Schwoch, T., & Kraus,N. (2012). Aging affects neural precision of speech encoding.The Journal of Neuroscience, 32(41), 14156–14164.

Anderson, S., Parbery-Clark, A., Yi, H. G., & Kraus, N.(2011). A neural basis of speech-in-noise perception in older adults.Ear and Hearing, 32(6), 750–757.

Anderson, S., Skoe, E., Chandrasekaran, B., & Kraus, N.(2010). Neural timing is linked to speech perception in noise.The Journal of Neuroscience, 30(14), 4922–4926.

Anderson, S., White-Schwoch, T., Parbery-Clark, A., &Kraus, N. (2013a). A dynamic auditory-cognitive system supports speech-in-noise perception in older adults.Hearing Research, 300, 18–32.

Anderson, S., White-Schwoch, T., Parbery-Clark, A., &Kraus, N. (2013b). Reversal of age-related neural timing delays with training.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110(11),4357–4362.

Betlejewski, S. (2006). Age connected hearing disorders(presbycusis) as a social problem.The Polish Otolaryngology,60(6), 883–886.

Bidelman, G. M., Gandour, J. T., & Krishnan, A. (2011).Cross-domain effects of music and language experience on the representation of pitch in the human auditory brainstem.Journal of Cognitive Neuroscience, 23(2), 425–434.

Bunch, C. C. (1929). Age variations in auditory acuity.Archives of Otolaryngology, 9(6), 625–636.

Chandrasekaran, B., & Kraus N. (2010). The scalp-recorded brainstem response to speech: Neural origins and plasticity.Psychophysiology, 47(2), 236–246.

Committee on Hearing, Bioacoustics and Biomechanics(CHABA). (1988). Speech understanding and aging.Journal of the Acoustical Society of America, 83(3), 859–820.

Dalton, D. S., Cruickshanks, K. J., Klein, B. E., Klein, R.,Wiley, T. L., & Nondahl, D. M. (2003). The impact of hearing loss on quality of life in older adults.The Gerontologist, 43(5), 661–668.

de Villers-Sidani, E., Alzghoul, L., Zhou, X., Simpson, K. L.,Lin, R. C., & Merzenich, M. M. (2010). Recovery of functional and structural age-related changes in the rat primary auditory cortex with operant training.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107(31), 13900–13905.

Delattre, P. C., Liberman, A. M., & Cooper, F. S. (1955).Acoustic loci and transitional cues for consonants.The Journal of the Acoustical Society of America, 27(4), 769–773.

Du, Y., Kong, L., Wang, Q., Wu, X., & Li, L. (2011). Auditory frequency-following response: A neurophysiological measure for studying the “cocktail-party problem”.Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 35(10), 2046–2057.

Dubno, J. R., Dirks, D. D., & Morgan, D. E. (1984). Effects of age and mild hearing loss on speech recognition in noise.The Journal of the Acoustical Society of America,76(1), 87–96.

Frisina, D. R., & Frisina, R. D. (1997). Speech recognition in noise and presbycusis: Relations to possible neural mechanisms.Hearing Research, 106(1-2), 95–104.

Gelfand, S. A., Ross, L., & Miller, S. (1988). Sentence reception in noise from one versus two sources: Effects of aging and hearing loss.The Journal of the Acoustical Society of America, 83(1), 248–256.

Gordon-Salant, S., & Fitzgibbons, P. J. (1993). Temporal factors and speech recognition performance in young and elderly listeners.Journal of Speech Language and Hearing Research, 36(6), 1276–1285.

Gordon-Salant, S., Yeni-Komshian, G. H., & Fitzgibbons, P.J. (2010). Recognition of accented English in quiet and noise by younger and older listeners.The Journal of the Acoustical Society of America, 128(5), 3152–3160.

Helfer, K. S., & Wilber, L. A. (1990). Hearing loss, aging,and speech perception in reverberation and noise.Journal of Speech Language and Hearing Research, 33(1),149–155.

Hellstrom, L. I., & Schmiedt, R. A. (1990). Compound action potential input/output functions in young and quiet-raised gerbils.Hearing Research, 50(1), 163–174.

Herholz, S. C., & Zatorre, R. J. (2012). Musical training as a framework for brain plasticity: Behavior, function, and structure.Neuron, 76(3), 486–502.

Hornickel, J., Skoe, E., Nicol, T., Zecker, S., & Kraus, N.(2009). Subcortical differentiation of stop consonants relates to reading and speech-in-noise perception.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(31), 13022–13027.

Huang, Y., Huang, Q., Chen, X., Wu, X. H., & Li, L. (2009).Transient auditory storage of acoustic details is associated with release of speech from informational masking in reverberant conditions.Journal of Experimental Psychology:Human Perception and Performance, 35(5), 1618–1628.

Kraus, N., & Chandrasekaran, B. (2010). Music training for the development of auditory skills.Nature Reviews Neuroscience, 11(8), 599–605.

Li, H. H., Kong, L. Z., Wu, X. H., & Li, L. (2013). Primitive auditory memory is correlated with spatial unmasking that is based on direct-reflection integration.PLoS ONE, 8(4),e63106.

Linkenhoker, B. A., & Knudsen, E. I. (2002). Incremental training increases the plasticity of the auditory space map in adult barn owls.Nature, 419(6904), 293–296.

Mathers, C., Smith, A., & Concha, M. (2000). Global burden of hearing loss in the year 2000.Global Burden of Disease,18, 1–30.

Menon, V., & Levitin, D. J., (2005). The rewards of music listening: Response and physiological connectivity of the mesolimbic system.Neuroimage, 28(1), 175–184.

Parbery-Clark, A., Anderson, S., Hittner, E., & Kraus, N.(2012a). Musical experience strengthens the neural representation of sounds important for communication in middle-aged adults.Frontiers in Aging Neuroscience, 4,30.

Parbery-Clark, A., Anderson, S., Hittner, E., & Kraus, N.(2012b). Musical experience offsets age-related delays in neural timing.Neurobiology of Aging, 33(7), 1483.e1–1483.e4.

Parbery-Clark, A., Skoe, E., & Kraus, N. (2009). Musical experience limits the degradative effects of background noise on the neural processing of sound.Journal of Neuroscience, 29(45), 14100–14107.

Parbery-Clark, A., Strait, D. L., Anderson, S., Hittner, E., &Kraus, N. (2011). Musical experience and the aging auditory system: Implications for cognitive abilities and hearing speech in noise.PLoS ONE, 6(5), e18082.

Parbery-Clark, A., Tierney, A., Strait, D. L., & Kraus, N.(2012). Musicians have fine-tuned neural distinction of speech syllables.Neuroscience, 219, 111–119.

Pichora-Fuller, M. K., Schneider, B. A., & Daneman, M.(1995). How young and old adults listen to and remember speech in noise.The Journal of the Acoustical Society of America, 97(1), 593–608.

Pichora-Fuller, M. K., Schneider, B. A., MacDonald, E., Pass,H. E., & Brown, S. (2007). Temporal jitter disrupts speech intelligibility: A simulation of auditory aging.Hearing Research, 223(1-2), 114–121.

Ruggles, D., Bharadwaj, H., & Shinn-Cunningham, B. G.(2011). Normal hearing is not enough to guarantee robust encoding of suprathreshold features important in everyday communication.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108(37), 15516–15521.

Salimpoor, V. N., Benovoy, M., Larcher, K., Dagher, A., &Zatorre, R. J. (2011). Anatomically distinct dopamine release during anticipation and experience of peak emotion to music.Nature Neuroscience, 14(2), 257–262.

Salimpoor, V. N., van den Bosch, I., Kovacevic, N., McIntosh, A.R., Dagher, A., & Zatorre, R. J. (2013). Interactions between the nucleus accumbens and auditory cortices predict music reward value.Science, 340(6129), 216–219.

Schneider, B. A. (1997). Psychoacoustics and aging:Implications for everyday listening.Journal of Speech-Language Pathology and Audiology, 21, 111–124.

Strait, D. L., & Kraus, N. (2014). Biological impact of auditory expertise across the life span: Musicians as a model of auditory learning.Hearing Research, 308, 109–121.

Vermiglio, A. J., Soli, S. D., Freed, D.J., & Fisher, L.M. (2012).The relationship between high-frequency pure-tone hearing loss, hearing in noise test (HINT) thresholds, and the articulation index.Journal of the American Academy of Audiology, 23(10), 779–788.

Wang, M. Y., Wu, X. H., Li, L., & Schneider, B. A. (2011).The effects of age and interaural delay on detecting a change in interaural correlation: The role of temporal jitter.Hearing Research, 275(1), 139–149.

Yan, J., & Zhang, Y. (2005). Sound-guided shaping of the receptive field in the mouse auditory cortex by basal forebrain activation.European Journal of Neuroscience,21(2), 563–576.

Zendel, B. R., & Alain, C. (2012). Musicians experience less age-related decline in central auditory processing.Psychology and Aging, 27(2), 410–417.

Zhang, Y., Hakes, J. J., Bonfield, S. P., & Yan, J. (2005).Corticofugal feedback for auditory midbrain plasticity elicited by tones and electrical stimulation of basal forebrain in mice.European Journal of Neuroscience,22(4), 871–879.

Zhang, Y., & Yan, J. (2008). Corticothalamic feedback for sound-specific plasticity of auditory thalamic neurons elicited by tones paired with basal forebrain stimulation.Cerebral Cortex, 18(7), 1521–1528.